Die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesem Himmelskörper zu gelangen oder um diesen Himmelskörper zu verlassen, bezeichnet man als kosmische Geschwindigkeiten. Unterschieden wird zwischen
- der 1. kosmischen Geschwindigkeit (minimale Keisbahngeschwindigkeit),
- der 2. kosmischen Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit) und
- der 3. kosmischen Geschwindigkeit.
1. kosmische Geschwindigkeit
Damit ein Satellit in eine Kreisbahn
um die Erde oder einen anderen Himmelskörper gelangt, muss er eine
bestimmte Mindestgeschwindigkeit erreichen. Diese Geschwindigkeit wird
als 1. kosmische Geschwindigkeit oder
als minimale Kreisbahngeschwindigkeit
bezeichnet.
Für die 1. kosmische Geschwindigkeit gilt allgemein:
Für die Erde hat die 1. kosmische Geschwindigkeit einen Wert von
7,9 km/s. Mithilfe der genannten Gleichung können auch die 1. kosmischen
Geschwindigkeiten für andere Himmelskörper berechnet werden.
2. kosmische Geschwindigkeit
Die 2. kosmische Geschwindigkeit ist
die Geschwindigkeit, die ein Körper erreichen muss, wenn er den Anziehungsbereich
eines Himmelskörpers verlassen soll. Sie wird deshalb auch als Fluchtgeschwindigkeit
bezeichnet. Diese Geschwindigkeit ist z. B. erforderlich, wenn von der
Erde aus eine Raumsonde zum Mond oder zum Mars oder zu einem anderen Himmelskörper
fliegen soll.
Für die 2. kosmische Geschwindigkeit gilt:
Für die Erde hat die 2. kosmische Geschwindigkeit einen Wert von
11,2 km/s. Sie ist also etwa 1,4-mal größer als die 1. kosmische
Geschwindigkeit.
3. kosmische Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit, die erforderlich ist, damit ein Körper unser
Sonnensystem verlässt, wird als 3.
kosmische Geschwindigkeit bezeichnet. Eine Abschätzung der 3.
kosmischen Geschwindigkeit kann mit folgender Gleichung vorgenommen werden:
Geht man von einer erdgebundenen Betrachtung aus, so gilt: Ohne Berücksichtigung
der Erdbewegung beträgt die 3. kosmische Geschwindigkeit für
die Erde 42,4 km/s. Wird ein Körper in Richtung der Bahngeschwindigkeit
der Erde sowie in ihrer Drehrichtung abgeschossen, so beträgt diese
Geschwindigkeit 16,7 km/s.